permodelan hidrologi daerah aliran …eprints.umm.ac.id/56935/1/pendahuluan.pdftugas akhir ini kami...
TRANSCRIPT
i
PERMODELAN HIDROLOGI DAERAH ALIRAN SUNGAI
BOGOWONTO MENGGUNAKAN HEC-HMS
SKRIPSI
Diajukan kepada
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam
Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
OLEH
TRILAKSONO ADIWIBOWO
NIM : 201010340311094
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
i
ii
iii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Segala puji bagi Allah SWT Tuhan semesta alam yang karunia dan rahmat-
Nya yak pernah berkurang sedikitpun untuk diturunkan kepada seluruh makhluk-
Nya. Shalawat serta salam tetap terlantun bagi baginda Nabi Muhammad SAW,
beserta keluarganya yang mulia, sahabatnya yang tercinta, dan pengikutnya yang
setia hingga akhir zaman.
Dan tak lupa ku persembahkan Karya ilmiah ini kepada :
1. Alm. Ayahanda dan Alm. Ibunda tercinta “Bpk. H.Guntoyo dan Ibu Hj.
Marmiyati.
2. Kakak- kakakku tersayang “Eka Kasmi G dan Moh. Imam Septine R.” Dan
adik-adikku “Annisa Catur G, Nur Amalia P.G dan Nur Azizah S.G.”
Terimakasih atas doa dan support yang sudah diberikan selama ini.
3. Seluruh keluarga besarku yang telah memberikan doa serta dukungan moril
maupun materil.
4. Desti Dwi yang tak lelah selalu untuk mengingatkan dan mendukung saya
selama ini.
5. Rekan-rekan yang telah banyak membantu serta memberikan dorongan dan
motivasi dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
6. Seluruh Dosen-dosen beserta Staf Jurusan Teknik Sipil, dan Staf Laboratorium
Teknik Sipil yang selama ini telah banyak membantu dalam menimba ilmu serta
tak henti-hentinya mensupport saya.
7. Sahabat saya Miftah Farid, Gesit Hakiki, Hazmi Raedy, dan Danny Eko terima
kasih atas dukungan dan doanya selama ini.
8. Teman-teman FKMP KOBAR di malang, terimakasih atas doa dan
dukungannya selama ini.
9. Serta teman-teman yang tak bisa ku sebutka satu-persatu.
Terimakasih banyak atas semua yang telah kalian lakukan dan berikan
kepada saya
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat yang diberikan
dalam menyelesaikan tugas akhir ini, serta shalawat serta salam kepada Nabi Muhammad
SAW sebagai penerang dan panutan bagi umat manusia menuju jalan yang benar yaitu di
ridhai Allah SWT.
Tugas akhir ini kami tulis dengan judul PERMODELAN HIDROLOGI DAERAH
ALIRAN SUNGAI BOGOWONTO DENGAN SOFTWARE HEC-HMS untuk memenuhi
salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Malang.
Dalam masa perkulihan sampai penulisan tugas akhir ini tentunya banyak kendala
yang terjadi, namun berkat bantuan berbagai pihak kami dapat menyelesaikan penulisan
tugas akhir ini, untuk itu tidak lupa kami sampaikan terima kasih kepada:
1. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil UMM
2. Ir. Ernawan Setyono, MT , selaku Wali Dosen dan Dosen Pembimbing I
3. Ibu Lourina Evanale Orfa,ST., M.Eng selaku Dosen Pembimbing II
4. Seluruh Staf Jurusan Teknik Sipil, Staf TU Fakultas Teknik dan Staf Laboratorium
Teknik Sipil.
5. Keluarga tercinta, alm ayah, alm ibu, kakak-kakak dan adik-adik ku sebagai motivasi
tertinggi dalam hidup.
6. Rekan-rekan yang telah banyak membantu serta memberikan dorongan dan motivasi
dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Akhir kata kami mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan tugas akhir
ini dan semoga tugas akhir ini membawa manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan
dibidang ketekniksipilan.
Malang, 2017
Penulis
v
PERMODELAN HIDROLOGI DAERAH ALIRAN SUNGAI
BOGOWONTO MENGGUNAKAN HEC-HMS
TRILAKSONO ADIWIBOWO
201010340311094
JURUSAN TEKNIK SIPIL, FT-UMM
ABSTRAK
Banjir yang terjadi pada suatu wilayah DAS, disebabkan karena
berkurangnya luas daerah resapan air akibat perubahan tata guna lahan yang
tidak terencana dan terpola baik. Salah satunya pendangkalan di dasar sungai.
DAS Bogowonto merupakan salah sat yang terkena dampak perubahan tesebut.
Debit sungai juga dijadikan sebagai bahan evaluasi kondisi DAS yang
bersangkutan, sehingga debit aliran sungai perlu disajikan dalam bentuk sajian
yang informatif. Salah satu bentuk sajian berupa permodelan hidrologi
menggunakan HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic
Modeling System) dan HSS Nakayasu. Dengan permodelan kala ulang 25
tahun (Q25), kala ulang 50 tahun (Q50) dan kala ulang 100 tahun (Q100).
Dengan melalui beberapa perhitungan didapat debit banjir rencana Hec Hms
figh flow Q25 tahun, Q50 tahun dan Q100 tahun masing-masing 563,6 m³/det,
627,7 m³/det dan 765,8 m³/det dan debit banjir rencana metode Nakayasu Q25
tahun, Q50 tahun dan Q100 tahun masing-masing 591,98 m³/det, 659,11 m³/det
dan 780,70 m³/det.
Kata Kunci: Banjir; Hujan; HEC-HMS; Permodelan Hidrologi
vi
ABSTRACT
Floods that occur in a watershed area, are caused by a reduction in the area
of water catchment areas due to changes in land use that are not well planned
and patterned. One of them is silting in the riverbed. The Bogowonto watershed
is one of those affected by the change. River discharge is also used as an
ingredient for evaluating the condition of the watershed in question, so that river
flow discharge needs to be presented in the form of informative offerings. One
form of dish is hydrological modeling using HEC-HMS (Hydrologic
Engineering Center's Hydrologic Modeling System) and Nakayasu HSS. With
a 25-year return period (Q25), a return period of 50 years (Q50) and a return
period of 100 years (Q100). By calculating some calculations, the planned Hec
flood discharge Hms figh flow Q25 years, Q50 years and Q100 years were
563.6 m³ / s, 627.7 m³ / s and 765.8 m³ / s and planned flood discharge Nakayasu
Q25 year, Q50 year and Q100 year respectively 591.98 m³ / sec, 659.11 m³ /
sec and 780.70 m³ / sec.
Keywords: Floods; Rainfall; HEC-HMS; Hidrology Model
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN....................................................................................i
SURAT PERNYATAAN.......................................................................................ii
LEMBAR PERSEMBAHAN...............................................................................iii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
ABSTRAK..............................................................................................................v
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL....………………………………………………………….......x
DAFTAR GAMBAR...………………………………………………………….xii
BAB I ...................................................................................................................... 1
PEDAHULUAN ..................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah............................................................................................ 4
1.4 Maksud dan Tujuan ...................................................................................... 4
1.5 Manfaat ........................................................................................................ 4
BAB II .................................................................................................................... 6
TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 6
2.1 Hujan ............................................................................................................. 6
2.1.1 Definisi Hujan ............................................................................................ 6
2.1.2 Klasifikasi Hujan ........................................................................................ 7
vii
2.2 Daerah Aliran Sungai ( DAS ) ...................................................................... 8
2.2.1 Definisi Umum DAS .............................................................................. 8
2.2.2 Klasifikasi Daerah Aliran Sungai........................................................... 9
2.3 Hidrologi ..................................................................................................... 12
2.3.1 Umum ................................................................................................... 12
2.3.2 Siklus Hidrologi ................................................................................... 13
2.4 Analisis Hidrologi ....................................................................................... 14
2.4.1 Hujan Rencana ..................................................................................... 14
2.4.2 Penentuan Hujan Kawasan Metode Poligon Thiessen ......................... 16
2.4.3 Penentuan Analisis Frekuensi .............................................................. 18
2.4.4 Pengeplotan Data ................................................................................. 25
2.4.5 Uji Distribusi Frekuensi ....................................................................... 26
2.5 Distribusi Hujan Jam-jaman ........................................................................ 29
2.6 Pengukuran Elevasi Muka Air .................................................................... 30
2.7 Hidrograf ..................................................................................................... 33
2.7.1 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu .................................................... 35
2.7.2 Hidrograf Satuan Sintetik Soil Coservation Services (SCS)................ 37
2.8 HEC HMS ................................................................................................... 39
BAB III ................................................................................................................. 46
METODE PENELITIAN ...................................................................................... 46
3.1 Lokasi Penelitian ......................................................................................... 46
3.2 Jenis Data .................................................................................................... 47
3.3 Prosedur Penelitian...................................................................................... 47
viii
3.4 Bagan Alir Penelitian .................................................................................. 49
3.5 Bagan Alir Hidrograf Banjir Nakayasu....................................................... 50
3.6 Bagan Alir HEC HMS ................................................................................ 51
BAB IV ................................................................................................................. 52
PERHITUNGAN DEBIT BANJIR RENCANA .................................................. 52
4.1 Data Hujan ................................................................................................. 52
4.2 Pengujian Data Curah Hujan ....................................................................... 54
4.2.1 Uji Konsistensi Data ............................................................................ 54
4.2.2 Uji Homogenitas Data .......................................................................... 55
4.3 Curah Hujan Rerata Wilayah ...................................................................... 58
4.4 Curah Hujan Rancangan (Design of Rainfall) ............................................ 64
4.5 Analisa Frekuensi Hujan Rencana .............................................................. 65
4.6 Plotting Data ............................................................................................... 68
4.7 Uji Kecocokan Sebaran ............................................................................... 70
4.7.1 Uji Chi Kuadrat .................................................................................... 70
4.7.2 Uji Smirnov Kolmogorov .................................................................... 72
4.8 Curah Hujan Rancangan Metode Log Pearson III ...................................... 75
4.9 Distribusi Hujan Jam-jam ........................................................................... 75
4.10 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ......................................................... 77
4.11 Permodelan HEC-HMS ............................................................................. 86
4.11.1 Permodelan HEC HMS Low Flow ..................................................... 91
ix
4.11.2 Permodelan HEC HMS High Flow ....................................................... 92
4.12 Perbandingan Hasil Nakayasu dan HEC HMS dengan data lapangan
(AWLR) ............................................................................................................ 95
BAB V ................................................................................................................... 97
KESIMPULAN ..................................................................................................... 97
5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 97
5.2 Saran ............................................................................................................ 97
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 98
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Persyaratan pemilihan jenis distribusi/ Sebaran frekuensi ………… 21
Tabel 2.2 Nilai K untuk distribusi Log Person III ……………………………. 25
Tabel 2.3 Reduced Mean (Yn) ………………………………………………... 27
Tabel 2.4 Reduced Standar Deviation ( Sn ) ………………………………….. 27
Tabel 2.5 Reduced Variated (Ytr) …………………………………………….. 28
Tabel 2.6 Nilai kritis Do untuk uji Smirnov-Kolmogorov ……………………. 30
Tabel 2.7 Harga Chi-Square (X²) untuk Chi-Square test ……………………… 32
Tabel 2.8 Intensitas Hujan dalam % yang Disarankan PSA 007 ……………… 33
Tabel 2.9 Nilai t/Tp dan q/qp HSS SCS ………………………………………. 43
Tabel 4.1 Curah Hujan Maksimum Harian DAS Bogowonto 1996 s/d 2014…. 59
Tabel 4.2 Persiapan Uji Bartlett untuk 4 Stasiun Hujan ………………………. 63
Tabel 4.3 Perhitungan Uji Bartlett untuk 4 Stasiun Hujan ……………………. 64
Tabel 4.4 Curah Hujan Rerata Metode Polygon Thiessen ……………………. 66
Tabel 4.5 Hujan Maksimum Harian 4 Stasiun Hujan DAS Bogowonto ……… 70
Tabel 4.6 Persyaratan Metode Sebaran ……………………………………….. 71
Tabel 4.7 Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum
Tahunan Stasiun Hujan …………………………………………….. 71
Tabel 4.8 Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan ………….. 72
Tabel 4.9 Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah
Hujan Maksimum Tahunan ………………………………………… 72
xi
Tabel 4.10 Perhitungan Parameter Statistik Logaritma
Distribusi Curah Hujan ……………………………………………73
Tabel 4.11 Rekapitulasi Hasil Distribusi …………………………………….. 74
Tabel 4.12 Perhitungan Plotting Data ……………………………………….. 74
Tabel 4.13 Ranking data curah hujan wilayah ………………………………. 76
Tabel 4.14 Hitungan X²Cr …………………………………………………… 77
Tabel 4.15 Uji Kolmogorov untuk Log Pearson III …………………………. 78
Tabel 4.16 Curah hujan rancangan metode Log Person III …………………. 80
Tabel 4.17 Intensitas Hujan dalam % yang Disarankan PSA 007 …………… 81
Tabel 4.18 Tata Guna Lahan DAS Bogowonto Tahun 2015 ………………… 82
Tabel 4.19 Rekapitulasi analisa hujan jam-jaman …………………………… 82
Tabel 4.20 Hidrograf Banjir Nakayasu Q25 tahun …………………………... 85
Tabel 4.21 Hidrograf Banjir Nakayasu Q50 tahun …………………………… 87
Tabel 4.22 Hidrograf Banjir Nakayasu Q100 Tahun ………………………… 89
Tabel 4.23 Debit rata-rata bulanan hasil permodelan
Hec Hms Low Flow …………………...…………………………. 98
Tabel 4.24 Data debit maksimum harian Awlr Pungangan ………………… 101
Tabel 4.25 Parameter Logaritmik debit maksimum harian
Awlr Pungangan ...………………………………………………. 102
Tabel 4.26 Perhitungan Log Person III debit puncak maksimum
Awlr Pungangan …………………………………………………. 103
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) ……………………………………... 10
Gambar 2.2 Contoh DAS Bulu Burung ………………………………………... 12
Gambar 2.3 Contoh DAS Radial ………………………………………………. 12
Gambar 2.4 Contoh DAS Pararel ………………………………………………. 13
Gambar 2.5 Pengukuran tinggi curah hujan Metode Thiessen ………………… 18
Gambar 2.6 Komponen Hidrograf aliran sungai ……………………………….. 39
Gambar 2.7 Sketsa Hidrograf Satuan Sintetik Model Nakayasu ………………. 41
Gambar 2.8 Sketsa Hidrograf Satuan Sintetik SCS tak berdimensi …………… 43
Gambar 2.9 Contoh Userface HEC HMS ……………………………………… 44
Gambar 2.10 Contoh Hasil Simulasi HEC-HMS ……………………………… 46
Gambar 3.1 Lokasi Model Peneltian DAS Bogowonto ……………………….. 52
Gambar 4.1 Lengkung massa ganda masing-masing Stasiun Hujan ………….. 62
Gambar 4.2 Polygon Thiessen 4 Stasiun Hujan DAS Bogowonto ……………. 66
Gambar 4.3 Plotting data pada kertas Probabilitas ……………………………. 75
Gambar 4.3 Hidrograf Banjir Nakayasu Q25 Tahun ………………………….. 86
Gambar 4.4 Hidrograf Banjir Nakayasu Q50 tahun …………………………… 88
Gambar 4.4 Hidrograf Banjir Nakayasu Q100 tahun ………………………….. 90
Gambar 4.5 Persiapan Model HEC HMS Das Bogowonto ……………………. 92
Gambar 4.6 Skema HEC HMS Das Bogowonto ………………………………. 93
Gambar 4.7 Data Input atribut untuk Sub Bassin model ………………………..94
xiii
Gambar 4.8 Grafik debit banjir Low Flow permodelan HEC HMS
Das Bogowonto …………………………………………………… 98
Gambar 4.9 Grafik debit banjir permodelan High Flow Q25 tahun ……………. 99
Gambar 4.10 Grafik debit banjir permodelan High Flow Q50 tahun ……………100
Gambar 4.11 Grafik debit banjir permodelan High Flow Q100 tahun ………….100
Gambar 4.12 Grafik perbandingan hasil Awlr dengan Hec HMS dan
Nakayasu ……………….………………......................................103
98
DAFTAR PUSTAKA
• Asdak, chay. 2004. Hidrologi dan pengelolaan daerah aliran sungai.
Gadjah mada university press. Yogyakarta.
• Hydrologic modelling system HEC HMS applications guide. Desember
2002. Http://www.Hec.Usace.Army.Mil. Usace. 2000. Geospatial
hydrologic modelling extension HEC geohms users manual. Juli 2000.
Http://www.Hec.Usace.Army.Mil. Http://www.Hec.Usace.Army.Mil.
• Panduan HEC-HMS dan aplikasinya di bidang teknik sumber daya air.
Malang. CV citra. Usace. 2000. Hydrologic modelling system HEC HMS
technical reference manual. Maret 2000. Usace. 2002.
• Press. Chow, ven te. 1997. Hidrolika saluran terbuka. Erlangga. Jakarta.
Harto, sri. 1993. Analisis erlangga suhartanto, ery. 2998.
• Soemarto, C. D. 1995. Hidrologi teknik. Erlangga. Jakarta.
• Triatmojo, bambang. 2008. Hidrologi terapan. Beta offset. Yogyakarta